錾刃可更换式扁錾设计

孙文辉

中山市建斌职业技术学校 广东中山 528415

1 序言

扁錾是钳工錾削常用的工具之一[1]，其作用是通过锤子敲击其头部位置，使錾刃对金属工件进行切削加工，常用于不便机械加工的场合，如去除工件的飞边、毛刺、凸缘及分割材料等[2]。传统的扁錾由錾体和錾刃两部分组成，如图1所示。这两部分由同一材料组成，且是整体式结构，不可拆卸。在使用过程中，当錾刃磨损而不能再使用时，就需要磨削錾刃，而当磨损较为严重时便无法继续磨削，需要将整个扁錾回炉重新加工成型才能使用。这样不仅浪费材料，而且非常麻烦且费时费力，使用起来非常不方便。因此，本文围绕此问题，提出了一种结构简单、安装与使用方便的錾刃可更换式扁錾，利用本扁錾可有效解决现有扁錾由于磨损严重需要重新回炉加工而造成原材料浪费的问题。

图1 整体式扁錾

2 总体设计

根据背景技术中的缺陷，设计出一款如图2所示的錾刃可更换式扁錾，包括錾体和錾芯，錾体和錾芯由不同材料制成，錾体由硬度较软且韧性较好的材料制作，而錾芯由硬度较大的材料制作，錾体和錾芯之间通过螺钉和螺母拧紧固定，其具体联接方式如下所述。

图2 錾刃可更换式扁錾

如图3所示，錾体6设有通槽10和敲击帽7，通槽10设有螺钉孔9和錾芯固定面8，錾芯4设有4个錾刃1、台阶面2、通孔3，錾芯4和通槽10厚度尺寸一致。

图3 模型爆炸视图

在安装时，首先将錾芯4放入通槽10中，并使得錾芯4上的台阶面2与通槽10上的錾芯固定面8相贴合，錾芯固定面8的主要作用是承受錾削时錾芯4所受的冲击力，然后用螺钉5穿过螺钉孔9和通孔3，最后用螺母11拧紧固定，其作用是防止錾芯4在通槽10中左右窜动，且螺钉5尺寸比螺钉孔9和通孔3的尺寸稍小，在錾削时不用承受錾芯4所受的冲击力，模型局部剖视如图4所示。

图4 模型局部剖视

在錾削时，操作人员手握錾体6，然后将錾刃1对准需要錾削的地方，再用手锤对敲击帽7进行锤击即可。在使用过程中，当錾芯4的其中1个錾刃1因磨损不能再使用时，只需将錾芯4上的螺钉5松开后转位，使新的錾刃1进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用，直至錾芯4上4个錾刃1全部都磨损后才需更换新的錾芯。

3 錾体的受力分析

本扁錾由于是组合式结构，錾体和錾芯是分开的，两者之间通过螺钉和螺母固定，其结构设计是否合理、强度是否够用，将直接影响整个扁錾能否正常使用。鉴于此，重点对本扁錾的结构进行受力分析。针对本扁錾的结构设计，分别从压力和位移两方面运用Creo软件中的Simulate功能进行相应的分析[3]，如图5、图6所示。

图5 压力分析

根据压力和位移分析可知，錾芯在最大受力为51.42M P a的情况下，其位移最大变化量仅为0.1189μm，变形量较小。而在实际的錾削过程中，扁錾所受的敲击力往往远＜51.42MPa，因此，通过上面的分析可知，本扁錾的结构设计合理，满足使用要求。

4 加工制造

本錾刃可更换式扁錾由錾体和錾芯两部分组成，在加工时可将两部分分开加工制造。

4.1 錾体的加工

（1）加工通槽 首先将1把废弃的整体式扁錾用线切割机床割掉錾刃部分，然后再画图编程切割出图7所示的通槽。

图7 錾体通槽

（2）加工螺钉孔 将图7中已加工出通槽的錾体放在铣床或者钻床中，先钻出通孔，再用沉头铣刀加工出上下沉孔，如图8所示，完成錾体的加工。

图8 錾体螺钉孔

4.2 錾芯的加工

（1）加工錾芯外形 将碳素工具钢T7或T8的方料作为錾芯材料，并将其放在数控铣床中，先加工出台阶面再钻中间的通孔，如图9所示。

图9 錾芯外形

（2）刃磨出錾刃 将图9中的錾芯外形用砂轮机刃磨出4个錾刃，如图10所示。

图10 錾刃

（3）錾刃的热处理 錾刃经过刃磨后，其硬度和韧性仍较低，还不能马上投入使用[4]。为提高錾刃的硬度和韧性，需将图10所示錾刃进行淬火、回火热处理，使其硬度达到52～57HRC，这样就完成了錾芯的制作。

5 创新点

1）本扁錾的錾体和錾芯由于是可拆卸的，錾芯上设有4个錾刃，所以当其中1个錾刃磨损不能使用时，只需将錾芯上的螺钉松开后转位，使新的錾刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用，直至錾芯上4个錾刃全部都磨损后才需更换新的錾芯，使用非常灵活，大大提高了錾刃的使用率，同时也提高了实际生产中的工作效率。与传统的整体式扁錾相比，本设计的錾体是可以重复利用的，出现严重磨损时不需要将整个扁錾回炉加工，不仅能较好地避免原材料的浪费，而且能减少回炉加工的费用，有效降低成本，保护环境。

2）本扁錾的錾芯安装与拆卸较为方便，錾芯和錾体上的通槽厚度尺寸一致，在安装錾芯时，只需要徒手就可以将錾芯塞入通槽中，两者再通过螺钉和螺母拧紧固定即可。而当需要更换錾芯时，只需用内六角扳手拧松錾芯上的螺钉，徒手拔出錾刃，操作方便。

3）在实际生产中，本扁錾只需要将其錾体中的通槽和錾芯尺寸规范化、标准化，便可实现1把錾体可与多种錾芯安装与使用，从而为扁錾的购置、存储、携带和使用带来方便。

6 结束语

针对传统整体式扁錾的錾刃由于磨损严重而导致的报废问题，本錾刃可更换式扁錾设计很好地解决了此问题，不仅操作方便，提高了工作效率，还有效降低了成本，节能且绿色环保。因此，本錾刃可更换式扁錾设计在实际生产中具有很广泛的使用价值和推广空间。